Nowoczesny bezdotykowy układ zapłonowy, czyli BSZ, jest zaawansowany i konstruktywne rozwiązanie, swego rodzaju kontynuacja starego układu stykowo-tranzystorowego. Tutaj zwykły styk bezpiecznika zastępuje się specjalnym i wydajnym regulatorem. Czym jeszcze różnią się te dwa systemy? Dowiedzmy Się.
KSZ
KSZ to pierwsza, już przestarzała opcja zapłonu, która nadal jest stosowana w rzadkich samochodach. W KSZ prąd i jego segregację realizuje dystrybutor za pomocą grupy kontaktowej.
W skład KSZ wchodzą takie podzespoły jak rozdzielacz mechaniczny i przerywacz mechaniczny, cewka zapłonowa, czujnik podciśnienia itp.
Przerywacz mechaniczny lub wyłącznik automatyczny
System kontaktowy obwód zapłonowyJest to element odpowiedzialny za odłączenie sekcji niskoprądowej. Innymi słowy, prąd generowany w uzwojeniu pierwotnym. Napięcie idzie do grupa kontaktowa, którego elementy są zabezpieczone przed spaleniem specjalna powłoka. Dodatkowo do grupy kontaktowej podłączony jest jednocześnie wymiennik ciepła skraplacz-wymiennik ciepła.
Cewka zapłonowa w KSZ jest przetwornikiem prądu. Stąd płynie prąd niskie napięcie przekształca się w prąd o wysokim natężeniu. Podobnie jak w przypadku BSZ stosowane są dwa rodzaje uzwojeń.
Dystrybutor mechaniczny lub po prostu dystrybutor
Ten element jest w stanie skutecznie dostarczać wysoki prąd do SZ. Sam rozdzielacz składa się z wielu elementów, ale najważniejsze to pokrywa oraz rotor lub slider (ludzie).
Pokrywa jest wykonana w taki sposób, że wewnątrz wyposażone w złącza typu głównego i dodatkowego. Wysoki prąd odbierany jest przez styk centralny i rozprowadzany na świecach zapłonowych - przez boczne (dodatkowe).
Przerywacz mechaniczny i rozdzielacz stanowią jeden tandem, podobnie jak czujnik Halla z wyłącznikiem w BSZ. Napędzane są przez napęd wału korbowego. W potocznym języku oba elementy nazywane są jednym słowem „dystrybutor”.
TsROZ to regulator służący do zmiany SOP w zależności od liczby obrotów wału korbowego elektrowni. A priori składa się z 2 ciężarków działających na talerz.
Inaczej mówiąc, UOZ jest kątem obrotu wału korbowego, przy którym następuje bezpośrednie przekazywanie prądu wysokiego napięcia do SZ. Aby palna mieszanina spaliła się bez pozostałości, zapłon jest zaawansowany.
OZ w KSZ ustawia się za pomocą specjalnego urządzenia.
VROZ lub czujnik podciśnienia
Zapewnia zmianę SOP w zależności od obciążenia silnika. Innymi słowy, wskaźnik ten jest bezpośrednią konsekwencją stopnia otwarcia przepustnicy, który zależy od siły wciśnięcia pedału przyspieszenia. VROZ znajduje się za przepustnicą i może zmieniać SOP.
Przewody pancerne są obowiązkowymi elementami, rodzajem komunikacji, które służą do przesyłania prądu wysokiego napięcia do dystrybutora, a od niego do świec zapłonowych.
Funkcjonowanie KSZ odbywa się w następujący sposób.
- Styk wyłącznika jest zwarty – do cewki doprowadzany jest prąd o niskim napięciu.
- Styk jest otwarty - w uzwojeniu wtórnym jest aktywowany prąd, ale przy wysokim napięciu. Podaje się go na górę dystrybutora, a następnie rozprowadza dalej wzdłuż drutów pancernych.
- Zwiększa się liczba obrotów wału korbowego - jednocześnie zwiększa się liczba obrotów wału siekacza. Pod wpływem ciężarów rozchodzą się, a ruchoma płyta porusza się. SOP wzrasta w wyniku otwarcia styków wyłącznika.
- Zmniejsza się prędkość wału korbowego elektrowni - SOP jest automatycznie zmniejszana.
Dystrybutor regulatora podciśnienia Układ zapłonowo-tranzystorowy stanowi dalszą modernizację starego KSZ. Różnica polega na tym, że przełącznik jest teraz używany. W rezultacie wzrosła żywotność grupy kontaktowej.
Cewka
W KSZ jednym z obowiązkowych, ważnych elementów jest cewka. Obejmuje linię bardzo znaczących komponentów, takich jak uzwojenia, rura, rezystor, rdzeń itp.
Różnica między uzwojeniami niskiego i wysokiego napięcia polega nie tylko na naturze napięcia. Uzwojenie pierwotne ma mniej zwojów niż uzwojenie wtórne. Różnica może być bardzo duża. Na przykład 400 i 25 000 zwojów, ale rozmiar tych samych zwojów będzie kilkakrotnie mniejszy.
Z jakich elementów składa się BSZ?
BSZ to unowocześniona transformacja KSZ. W nim wyłącznik mechaniczny zastępuje czujnik. Obecnie większość ludzi jest wyposażona w taki zapłon. modele domowe i samochody zagraniczne.
Notatka. BSZ może pełnić funkcję dodatkowy element KSZ lub funkcjonuje całkowicie autonomicznie.
Zastosowanie BSZ pozwala na znaczne podniesienie parametrów mocy elektrowni. Szczególnie ważne jest, aby się zmniejszał zużycie paliwa, a także emisję CO2.
Jednym słowem BSZ to m.in cała linia elementy, wśród których szczególne miejsce zajmuje wyłącznik, regulator impulsów, wyłącznik itp.
BSZ to urządzenie podobne do kontaktowego układu zapłonowego i posiadające szereg pozytywne aspekty. Zdaniem części ekspertów nie jest to jednak pozbawione wad.
Przyjrzyjmy się głównym elementom BSZ, aby uzyskać lepszy przegląd.
Czujnik Halla
Regulator impulsów lub DEI* - ten element przeznaczony jest do wytwarzania impulsów elektrycznych o niskim napięciu. W branży nowoczesnych technologii zwyczajowo stosuje się 3 rodzaje DEI, ale w sektorze motoryzacyjnym szerokie zastosowanie Znalazłem tylko jeden z nich - czujnik Halla.
Jak wiadomo, Hall jest genialnym naukowcem, który jako pierwszy wpadł na pomysł racjonalnego i efektywnego wykorzystania pola magnetycznego.
Ten typ regulatora składa się z magnesu, płytki półprzewodnikowej z chipem i przesłony z wgłębieniami, które faktycznie przenoszą pole magnetyczne.
Notatka. Przesłona posiada szczeliny, ale oprócz tego jest też stalowy ekran. Ten ostatni niczego nie przesiewa i w ten sposób powstaje przemiana.
DEI – czujnik impulsów elektrycznych
Regulator jest strukturalnie połączony z dystrybutorem, tworząc w ten sposób urządzenie jednego typu - regulator-rozdzielacz, zewnętrznie podobny pod wieloma funkcjami do wyłącznika. Na przykład oba mają podobny napęd wału korbowego.
KTT
Przełącznik tranzystorowy (CTS) jest użytecznym elementem służącym do przerywania prądu w obwodzie cewki zapłonowej. Oczywiście CTT funkcjonuje zgodnie z DEI, tworząc z nim jeden, praktyczny tandem. Przerwano ładunek elektryczny poprzez odblokowanie/zamknięcie tranzystora wyjściowego.
Cewka
A w BSZ cewka pełni te same funkcje co w KSZ. Z pewnością istnieją różnice (szczegółowe informacje poniżej). Dodatkowo zastosowano tu wyłącznik elektryczny w celu przerwania obwodu.
Cewka BSZ jest bardziej niezawodna i lepsza pod każdym względem. Poprawiono rozruch elektrowni, praca silnika staje się bardziej efektywna różne tryby.
Jak działa BSZ?
Obrót wału korbowego elektrowni wpływa na tandem dystrybutor-regulator. W ten sposób generowane są impulsy napięcia, które są przesyłane do elektrociepłowni. Ten ostatni wytwarza prąd w cewce zapłonowej.
Notatka. Powinieneś wiedzieć, że w elektryce samochodowej zwyczajowo mówi się o dwóch typach uzwojeń: pierwotnym (niskim) i wtórnym (wysokim). Impuls prądowy wytwarzany jest przy niskim napięciu, a wysokie napięcie przy wysokim napięciu.
Schemat funkcjonowania BSZ
Następnie wysokie napięcie przekazywane jest z cewki do dystrybutora. W rozdzielaczu odbierany jest przez styk centralny, z którego prąd przekazywany jest wszystkimi przewodami pancernymi do świec zapłonowych. Te ostatnie zapalają palną mieszankę i uruchamia się silnik spalinowy.
Gdy tylko prędkość obrotowa wału korbowego wzrośnie, CROS* reguluje SOP**. A jeśli obciążenie jest włączone elektrownia się zmienia to za OZ odpowiada czujnik podciśnienia.
TsROZ – odśrodkowy regulator czasu zapłonu
UOZ – kąt wyprzedzenia zapłonu
Oczywiście sam dystrybutor, czy to stary, czy nowy, jest obowiązkowym elementem układu zapłonowego samochodu, przyczyniając się do pojawienia się wysokiej jakości iskrzenia.
Nowy model dystrybutora eliminuje wszystkie niedociągnięcia dystrybutora kontaktowego. To prawda, że nowy kosztuje o rząd wielkości więcej, ale zwykle opłaca się później.
Jak napisano powyżej, podczas obsługi BSZ wykorzystuje się nowy dystrybutor, który nie ma grupy kontaktowej. Tutaj rolę wyłącznika i złącza pełni CCT i czujnik Halla.
ESZ
Układ zapłonowy, w którym rozdział wysokiego napięcia na cylindry silnika odbywa się za pomocą urządzeń elektrycznych, nazywa się ESZ. W niektórych przypadkach ten system zwane także „opartymi na mikroprocesorze”.
Należy pamiętać, że oba poprzednie systemy – KSZ i BSZ – zawierały także pewne elementy urządzeń elektrycznych, przy czym ESZ w ogóle nie oznacza użycia jakichkolwiek elementów mechanicznych. W istocie jest to ten sam BSZ, tylko bardziej zmodernizowany.
Elektroniczny układ zapłonowy W nowoczesnych samochodach ESZ jest częścią obowiązkową System sterowania LÓD. A w nowszych samochodach, wydanych całkiem niedawno, ESZ działa w grupie z wydechem, dolotem i systemy chłodzenia.
Obecnie istnieje wiele modeli takich systemów. Są to znane na całym świecie Bosch Motronic, Simos, Magnetic Marelli i mniej znane analogi.
- W zapłonie kontaktowym wyłączniki lub styki są zamykane mechanicznie, a w BSZ - elektronicznie. Inaczej mówiąc, w KSZ stosuje się styki, a w BSZ czujnik Halla.
- BSZ to większa stabilność i silniejsza iskra.
Istnieją również różnice między cewkami. Dla obu systemów różne oznaczenia i różne cewki zapłonowe. Zatem cewka BSZ ma więcej zwojów. Ponadto cewka BSZ jest uważana za bardziej niezawodną i mocną.
W ten sposób dowiedzieliśmy się, że obecnie stosowane są 3 opcje zapłonu. W związku z tym stosuje się różnych dystrybutorów.
Jak zapłacić dwa razy mniej za benzynę
- Ceny benzyny rosną z każdym dniem, a apetyt na auto tylko rośnie.
- Chętnie obniżyłbyś koszty, ale czy w dzisiejszych czasach można żyć bez samochodu!?
ozapuske.ru
Różnica między stykową cewką zapłonową a bezdotykowym układem zapłonowym
Cewka układu zapłonowego jest bardzo ważnym elementem, którego głównym zadaniem jest zamiana napięcia z niskiego na wysokie. To napięcie pochodzi bezpośrednio z bateria lub generator. Cewka kontaktowego układu zapłonowego znacznie różni się od podobnego elementu w układzie bezstykowym.
Kontaktowa cewka zapłonowa
W kontaktowym układzie zapłonowym cewka składa się z kilku ważnych elementów: rdzenia, uzwojenia pierwotnego i wtórnego, tekturowej rurki, przerywacza i dodatkowego rezystora. Cechą uzwojenia pierwotnego w porównaniu z uzwojeniem wtórnym jest mniejsza liczba zwojów drutu miedzianego (do 400). W uzwojeniu wtórnym cewki ich liczba może osiągnąć 25 tysięcy, ale ich średnica jest kilkakrotnie mniejsza. Wszystkie przewody miedziane w cewce zapłonowej są dobrze izolowane. Rdzeń cewki ogranicza powstawanie prądów wirowych; składa się z pasków stali transformatorowej, które są również dobrze odizolowane od siebie. Dolna część rdzenia jest zainstalowana w specjalnym izolatorze porcelanowym. Nie ma już potrzeby szczegółowo opisywać zasady działania cewki, wystarczy wspomnieć, że w układzie stykowym taki element (przetwornica napięcia) ma kluczowe znaczenie.
Powrót do treści
Bezdotykowa cewka zapłonowa
W bezdotykowym układzie zapłonowym cewka pełni dokładnie te same funkcje. A różnica objawia się jedynie w bezpośredniej budowie elementu przetwarzającego napięcie. Warto również zaznaczyć, że wyłącznik elektroniczny przerywa obwód zasilania cewki pierwotnej. Jeśli chodzi o sam układ zapłonowy, to bezdotykowy jest pod wieloma względami znacznie lepszy: możliwość uruchomienia i pracy silnika w niskich temperaturach, brak zakłóceń w równomierności rozkładu iskry w cylindrach, brak wibracji . Wszystkie te zalety zapewnia sama cewka w bezdotykowym układzie zapłonowym.
Jeśli chodzi o różnice pomiędzy cewką stykowego układu zapłonowego a bezdotykowego, każdy od razu zwraca uwagę na oznaczenia. Rzeczywiście, z niego można od razu dowiedzieć się, w jakim systemie używana jest cewka. Interesuje nas jednak właśnie to, co zewnętrzne i różnice techniczne cewek, dlatego przedstawimy różnice w tych parametrach:
- Cewka w kontaktowym układzie zapłonowym ma większą liczbę zwojów w uzwojeniu pierwotnym. Zmiana ta bezpośrednio wpływa na rezystancję i wielkość przepływającego prądu. Dodatkowo ograniczenie prądu na stykach ma związek z bezpieczeństwem (aby styki się nie spaliły).
- Styki przerywacza cewek w bezdotykowym układzie zapłonowym nie brudzą się ani nie spalają. Ta niezawodność pozwala je zdobyć ważna zaleta: Ustawienie czasu zapłonu nie zajmuje dużo czasu.
- Cewka w bezdotykowym układzie zapłonowym jest mocniejsza i niezawodniejsza. Ta zaleta jest bezpośrednio związana z faktem, że najbardziej bezdotykowego układu zapłonowego jest więcej niezawodna opcja. Dlatego w takim układzie cewka daje więcej mocy silnik.
Wnioski TheDifference.ru
- Mają różne oznaczenia wskazujące różnicę między dwiema cewkami.
- W układzie stykowym cewka ma większą liczbę zwojów.
- Styki wyłącznika cewki systemu bezdotykowego są bardziej niezawodne.
- Sama cewka w bezdotykowym układzie zapłonowym wytwarza większą moc.
thedifference.ru
Kontaktowy i bezdotykowy układ zapłonowy VAZ 2107
Samochody VAZ 2107 wykorzystują dwa rodzaje zapłonu: przestarzały układ stykowy i nowoczesny układ bezdotykowy. Ten ostatni typ zaczęto stosować stosunkowo niedawno w klasykach VAZ, głównie w modelach wyposażonych w silniki wtryskowe. Jednak korzyści obwód bezdotykowy są w pełni ujawnione i silniki gaźnikowe VAZ.
Kontaktowy układ zapłonowy VAZ 2107
Klasyczny system styków stosowany w VAZ składa się z 6 elementów:
- Stacyjka.
- Dystrybutor wyłączników.
- Świeca.
- Przewody niskiego napięcia.
- Cewka zapłonowa.
- Przewody wysokiego napięcia.
Stacyjka łączy w sobie dwie części: zamek z urządzenie przeciw kradzieży i część kontaktowa. Przełącznik mocuje się dwiema śrubami po lewej stronie kolumny kierownicy.
Cewka zapłonowa jest transformatorem podwyższającym napięcie, który przekształca prąd niskiego napięcia w wysokie napięcie potrzebne do wytworzenia iskry w świecach zapłonowych. Uzwojenia pierwotne i wtórne cewki umieszczone są w obudowie i wypełnione olejem transformatorowym, co zapewnia ich chłodzenie podczas pracy.
Rozdzielacz zapłonu to najbardziej złożony element układu, składający się z wielu części. Zadaniem rozdzielacza jest zamiana stałego niskiego napięcia na wysokie napięcie pulsacyjne z rozkładem impulsów na świecach zapłonowych. Konstrukcja dystrybutora obejmuje rozdrabniacz, odśrodkowy i regulatory podciśnienia rozrządu zapłonu, ruchomej płyty, pokrywy, obudowy i innych części.
Świece zapłonowe zapalają mieszankę benzyny i powietrza w cylindrach silnika za pomocą wyładowań iskrowych. Podczas pracy przekrojów konieczne jest monitorowanie odstępu między elektrodami i przydatności izolatorów.
Bezdotykowy układ zapłonowy VAZ 2107
Nazwa „bezdotykowy” obwód elektryczny VAZ 2107 otrzymał zapłon, ponieważ obwód jest otwierany/zamykany nie przez styki wyłącznika, ale przełącznik elektroniczny, sterujący pracą wyjściowego tranzystora półprzewodnikowego. Elektroniczne (bezdotykowe) zestawy układów zapłonowych do VAZ 2107 na gaźniku i silniki wtryskowe są nieco inne, dlatego istnieje błędne przekonanie, że zapłon elektroniczny i bezdotykowy to różne systemy. W rzeczywistości zasada działania systemy elektroniczne zapłon jest taki sam.
Samochody VAZ 2107 wykorzystują dwa rodzaje zapłonu: przestarzały układ stykowy i nowoczesny układ bezdotykowy. Ten ostatni typ zaczęto stosować stosunkowo niedawno w klasykach VAZ, głównie w modelach wyposażonych w silniki wtryskowe. Jednak zalety obwodu bezdotykowego są w pełni realizowane w silnikach gaźnikowych VAZ.
Kontaktowy układ zapłonowy VAZ 2107
Klasyczny system styków stosowany w VAZ składa się z 6 elementów:
Stacyjka składa się z dwóch części: zamka z zabezpieczeniem przed kradzieżą i części stykowej. Przełącznik mocuje się dwiema śrubami po lewej stronie kolumny kierownicy.
Cewka zapłonowa jest transformatorem podwyższającym napięcie, który przekształca prąd niskiego napięcia w wysokie napięcie potrzebne do wytworzenia iskry w świecach zapłonowych. Uzwojenia pierwotne i wtórne cewki umieszczone są w obudowie i wypełnione olejem transformatorowym, co zapewnia ich chłodzenie podczas pracy.
Rozdzielacz zapłonu to najbardziej złożony element układu, składający się z wielu części. Zadaniem dystrybutora jest zamiana stałego niskiego napięcia na wysokie napięcie pulsacyjne z rozkładem impulsów na świecach zapłonowych. Konstrukcja dystrybutora obejmuje przerywacz, odśrodkowe i próżniowe regulatory rozrządu zapłonu, ruchomą płytę, pokrywę, obudowę i inne części.
Świece zapłonowe zapalają mieszankę benzyny i powietrza w cylindrach silnika za pomocą wyładowań iskrowych. Podczas pracy przekrojów konieczne jest monitorowanie odstępu między elektrodami i przydatności izolatorów.
Bezdotykowy układ zapłonowy VAZ 2107
Elektroniczny obwód zapłonu VAZ 2107 otrzymał nazwę „bezdotykowy”, ponieważ obwód jest otwierany/zamykany nie przez styki wyłącznika, ale przez elektroniczny przełącznik sterujący pracą wyjściowego tranzystora półprzewodnikowego. Zestawy elektronicznego (bezdotykowego) układu zapłonowego dla VAZ 2107 w silnikach gaźnikowych i wtryskowych są nieco inne, dlatego istnieje błędne przekonanie, że zapłon elektroniczny i bezdotykowy to różne układy. W rzeczywistości zasada działania elektronicznych układów zapłonowych jest taka sama.
Podobnie jak kontaktowy układ zapłonowy, zapłon elektroniczny obejmuje świece zapłonowe, przewody, cewkę zapłonową i rozdzielacz. Jedyną różnicą jest obecność przełącznika sterującego dopływem wysokiego napięcia do świec zapłonowych.
System bezdotykowy Charakteryzuje się zwiększoną niezawodnością ze względu na brak styków wymagających czyszczenia i regulacji szczeliny. Tranzystor półprzewodnikowy zapewnia stabilny rozkład iskry w cylindrach. Dzięki Wysokie napięcie wyładowania iskrowe (25-30 zamiast 9-12 kV) występują częściej całkowite spalanie mieszanina robocza w cylindrach, co poprawia charakterystyka dynamiczna silnik i osiągi Bezpieczeństwo środowiska wydechowy Gdy napięcie akumulatora jest niskie, napięcie na świecach zapłonowych pozostaje wystarczająco wysokie, aby spowodować zapłon mieszanki, co ułatwia uruchomienie silnika przy silnym mrozie.
Regulacja zapłonu
W domu można ustawić czas zapłonu „na ucho”, ustawiając tak, aby w tej pozycji obroty nagrzanego silnika były najwyższe i najbardziej równomierne. Podczas jazdy z prędkością 50 km/h na czwartym biegu, po całkowitym wciśnięciu pedału gazu, powinno słyszeć „stukanie”, aż prędkość wzrośnie o 3-5 km/h. Jeśli dźwięk jest słyszalny dłużej, należy zmniejszyć kąt wyprzedzenia.
W serwisie samochodowym regulację zapłonu przeprowadza się za pomocą specjalistycznego sprzętu.
W samochodzie znajdują się cztery układy: chłodzenia, smarowania, paliwowy i zapłonowy. Niepowodzenie każdego z nich z osobna prowadzi do pełne wyjście całe auto jest niesprawne. Jeśli zostanie znaleziona awaria, należy ją naprawić, a im szybciej, tym lepiej, ponieważ żaden z systemów nie ulegnie natychmiastowej awarii. Zwykle jest to poprzedzone wieloma „objawami”.
W tym artykule przyjrzymy się bliżej układowi zapłonowemu. Istnieją dwa typy: zapłon kontaktowy i bezdotykowy. Różnią się obecnością lub brakiem otwartych styków w dystrybutorze. W momencie otwarcia tych styków w cewce powstaje prąd indukowany, który jest przez nią dostarczany przewody wysokiego napięcia na świece.
Zapłon bezdotykowy jest pozbawiony tych styków. Zastępuje je przełącznik, który w zasadzie pełni tę samą funkcję. Początkowo do samochodów produkcja krajowa Zainstalowano jedynie system styków. VAZ zaczął instalować zapłon bezdotykowy na początku XXI wieku. To był dla niego dobry przełom. Przede wszystkim ma bezdotykowy zapłon większa niezawodność, ponieważ w rzeczywistości z systemu usunięto jeden dość wrażliwy element. 
Z biegiem czasu właściciele samochodów zaczęli sami instalować bezdotykowy zapłon w swoich klasykach, ponieważ znacznie uprościło to konserwację. Teraz wyeliminowano możliwość spalenia kontaktów. Ponadto teraz nie było potrzeby regulacji szczeliny w momencie otwierania. Między innymi ma także zapłon bezdotykowy najlepsze cechy prąd, a mianowicie wyższa częstotliwość i napięcie, co poważnie zmniejsza zużycie elektrod świecy zapłonowej. Istnieją oczywiste zalety we wszystkich obszarach działania.
Ale nie wszystko jest tak gładkie, jak byśmy chcieli. Na przykład zdarza się, że przełącznik ulega awarii. Jeśli wymiana bloku stykowego będzie kosztować 150-200 rubli dobra jakość, to tutaj ceny są 3-4 razy wyższe. Między innymi wymiana zapłon kontaktowy przejście na bezdotykowe wiąże się także z wymianą przewodów wysokiego napięcia na silikonowe, jeśli nie były wcześniej montowane. Można oczywiście zostawić standardowe, ale wtedy możliwe są awarie, co oznacza przerwy w zapłonie i w całej pracy silnika. 
Teraz trochę o samym systemie. Zasilanie jest stale dostarczane do styków dystrybutora zapłonu, przez które trafia do pierwotnego (małego) uzwojenia cewki. W momencie otwarcia styków prąd w uzwojeniu pierwotnym zatrzymuje się, zmienia się pole magnetyczne, w wyniku czego powstaje prąd indukcyjny Wysoka częstotliwość i napięcie. To właśnie jest dostarczane do świec zapłonowych.
Sama wymiana zapłonu stykowego na bezdotykowy nie powinna przysporzyć żadnych trudności, gdyż wszystko sprowadza się do odkręcania i przykręcania części. Oczywiście po wymianie samego rozdzielacza trzeba będzie ustawić czas zapłonu, ale po pierwsze nie jest to zbyt trudne, a po drugie można wstępnie ustawić suwak w dogodnej pozycji i zapamiętać, żeby potem móc zainstaluj przełącznik w ten sam sposób. Warto także odłączyć akumulator od obwodu, aby uniknąć poparzeń lub innych obrażeń.
Technologia cięcia plazmowego jest niezwykle rzadko stosowana w życiu codziennym, ale w sferze przemysłowej stała się bardzo powszechna. Ze względu na to, że za pomocą przecinarki plazmowej można łatwo, szybko i skutecznie przeciąć niemal każdy metal przewodzący, a także inne materiały - kamień i tworzywa sztuczne, znajduje ona zastosowanie w budowie maszyn, przemyśle stoczniowym, obiektach użyteczności publicznej, produkcji reklam, do naprawy sprzętu i nie tylko. Cięcie zawsze okazuje się gładkie, schludne i piękne. Ci, którzy dopiero mają opanować tę technologię, mogą być zainteresowani rozsądne pytanie Czym jest przecinarka plazmowa, jaka jest zasada jej działania, a także jakie są rodzaje przecinarek plazmowych i do czego każda z nich służy. Wszystko to da ogólne zrozumienie technologii cięcia plazmowego i pozwoli właściwy wybór zakupu i dowiedz się, jak obsługiwać urządzenie.
Jak działa przecinarka plazmowa? A co oznacza słowo „plazma”? Do obsługi przecinarki plazmowej potrzebne są tylko dwie rzeczy – prąd i powietrze. Źródło energii zasila przecinarkę (palnik plazmowy) prądami o wysokiej częstotliwości, dzięki czemu w palniku plazmowym powstaje łuk elektryczny, którego temperatura wynosi 6000 - 8000 ° C. Następnie sprężone powietrze kierowane jest do plazmatronu, który wysoka prędkość wydostaje się z dyszy, przechodzi przez łuk elektryczny, nagrzewa się do temperatury 20 000 – 30 000°C i ulega jonizacji. Powietrze zjonizowane traci swoje właściwości dielektryczne i staje się przewodnikiem prądu elektrycznego. Osocze właśnie tak czy to powietrze.
Uciekająca z dyszy plazma lokalnie nagrzewa obrabiany przedmiot, w którym konieczne jest wykonanie cięcia, a metal topi się. Cząsteczki stopionego metalu powstałe na czołowej powierzchni nacięcia są wydmuchiwane przez uciekający z dużą prędkością strumień powietrza. W ten sposób tnie się metal.
Prędkość przepływu plazmy (ogrzanego, zjonizowanego powietrza) wzrasta wraz ze wzrostem natężenia przepływu powietrza. Jeśli zwiększysz średnicę dyszy, przez którą wydostaje się plazma, prędkość będzie spadać. Parametry prędkości plazmy są w przybliżeniu następujące: przy prądzie 250 A może wynosić 800 m/s.
Aby zapewnić równomierne cięcie, palnik plazmowy należy trzymać prostopadle do płaszczyzny cięcia, maksymalne dopuszczalne odchylenie wynosi 10 - 50°. Duże znaczenie ma także prędkość cięcia. Im jest mniejszy, tym szersza staje się szerokość cięcia, a powierzchnie cięcia stają się równoległe. To samo dzieje się, gdy prąd wzrasta.
Jeśli zwiększysz przepływ powietrza, szerokość cięcia zmniejszy się, ale krawędzie cięcia staną się nierównoległe.
Maszyna do cięcia plazmowego składa się z zasilacz, palnik plazmowy I pakiet węża kablowego, który łączy źródło zasilania i kompresor z palnikiem plazmowym.
Źródłem zasilania maszyny do cięcia plazmowego może być transformator lub falownik, który dostarcza duży prąd do palnika plazmowego.
Palnik plazmowy tak naprawdę jest głównym elementem urządzenia – przecinarką plazmową. Czasami całe urządzenie jest błędnie nazywane palnikiem plazmowym. Może to wynikać z faktu, że źródło zasilania przecinarki plazmowej nie jest w żaden sposób unikalne, ale można je stosować łącznie z spawarka. A jedynym elementem odróżniającym przecinarkę plazmową od innych urządzeń jest palnik plazmowy.
Głównymi elementami palnika plazmowego są elektroda, dysza i izolator pomiędzy nimi.
Wewnątrz korpusu palnika plazmowego znajduje się cylindryczna komora o małej średnicy, z której kanał wyjściowy jest dość mały i umożliwia utworzenie sprężonego łuku. W tylnej części komory łukowej znajduje się elektroda służąca do wzbudzania łuku elektrycznego.
Elektrody do cięcia plazmą powietrzną można wykonać z berylu, hafnu, toru lub cyrkonu. Na powierzchni tych metali tworzą się ogniotrwałe tlenki, które zapobiegają zniszczeniu elektrody. Ale powstawanie tych tlenków wymaga pewnych warunków. Najczęściej spotykane są elektrody hafnowe. Ale nie są wykonane z berylu i toru, a przyczyną tego są te same tlenki: tlenek berylu jest wyjątkowo radioaktywny, a tlenek toru jest toksyczny. Wszystko to może mieć niezwykle negatywny wpływ na pracę operatora.
Ponieważ trudno jest bezpośrednio wzbudzić łuk elektryczny pomiędzy elektrodą a obrabianym przedmiotem obrabianego metalu, w pierwszej kolejności zapalany jest tzw. łuk pilotujący – pomiędzy elektrodą a końcówką palnika plazmowego. Kolumna tego łuku wypełnia cały kanał. Następnie do komory zaczyna być dostarczane sprężone powietrze, które przechodząc przez łuk elektryczny nagrzewa się, jonizuje i zwiększa objętość 50–100 razy. Dysza palnika plazmowego jest zwężona ku dołowi i tworzy strumień plazmy z podgrzanego zjonizowanego gazu/powietrza, wydobywający się z dyszy z prędkością 2 - 3 km/s. W tym przypadku temperatura plazmy może osiągnąć 25 - 30 tysięcy °C. W takich warunkach przewodność elektryczna plazmy staje się w przybliżeniu taka sama jak przewodność przetwarzanego metalu.
Kiedy plazma zostanie wydmuchana z dyszy i dotknie przedmiotu obrabianego palnikiem, powstaje tnący łuk plazmowy - działający, a łuk pilotujący gaśnie. Jeżeli nagle z jakiegoś powodu zgaśnie również łuk roboczy, należy przerwać dopływ powietrza, ponownie włączyć palnik plazmowy i uformować łuk pilotujący, a następnie spuścić sprężone powietrze.
Dysza palnika plazmowego może mieć różne rozmiary od tego zależą możliwości całego plazmatronu i technologii pracy z nim. Na przykład ilość powietrza, która może przejść przez tę średnicę w jednostce czasu, zależy od średnicy dyszy palnika plazmowego. Szerokość cięcia, prędkość robocza i szybkość chłodzenia palnika plazmowego zależą od ilości przepływu powietrza. W przecinarkach plazmowych stosuje się dysze o średnicy nie większej niż 3 mm, ale dość długie - 9 - 12 mm. Długość dyszy wpływa na jakość cięcia; im dłuższa dysza, tym lepsze cięcie. Ale tutaj trzeba zachować ostrożność, wszędzie ważny jest umiar, ponieważ zbyt duża dysza szybciej się zużyje i zapadnie. Za optymalną długość uważa się 1,5–1,8 średnicy dyszy.
Niezwykle ważne jest, aby plamka katodowa była skupiona dokładnie w środku katody (elektrody). W tym celu stosuje się zasilanie wirowe. skompresowane powietrze/gaz. Jeśli wirowy (styczny) dopływ powietrza zostanie zakłócony, wówczas plamka katody przesunie się względem środka katody wraz z łukiem. Wszystko to może prowadzić do niestabilnego spalania łuku plazmowego, powstania podwójnego łuku, a nawet awarii palnika plazmowego.
W procesie cięcia plazmowego wykorzystuje się tworzące plazmę I gazy ochronne. Przecinarki plazmowe o natężeniu do 200 A (umożliwiają cięcie metalu o grubości do 50 mm) korzystają wyłącznie z powietrza. W tym przypadku powietrze jest gazem tworzącym plazmę, mającym działanie ochronne i chłodzące. W skomplikowanych przemysłowych urządzeniach portalowych stosowane są inne gazy – azot, argon, wodór, hel, tlen i ich mieszaniny.
Dysza i elektroda w maszynie do cięcia plazmowego są materiały eksploatacyjne, które należy wymieniać w odpowiednim czasie, nie czekając, aż całkowicie się zużyją.
Zasadniczo zwyczajowo kupuje się gotowe przecinarki plazmowe, najważniejsze jest prawidłowe wybranie odpowiedniego urządzenia, wtedy nie będziesz musiał „kończyć niczego pilnikiem”. Chociaż w naszym kraju są „Kulibiny”, które potrafią własnoręcznie wykonać maszynę do cięcia plazmowego, kupując niektóre części osobno.
Rodzaje maszyn do cięcia plazmowego
Przecinarki plazmowe wyróżniają się kilkoma różne parametry. Przecinarki plazmowe mogą być instalacjami przenośnymi, systemami portalowymi, maszynami przegubowo-wspornikowymi, konstrukcjami specjalistycznymi oraz instalacjami z napędem współrzędnościowym. Na szczególną uwagę zasługują maszyny do cięcia plazmowego wyposażone w CNC (Computer Numerical Control), które minimalizują ingerencję człowieka w proces cięcia. Ale oprócz nich istnieją inne gradacje.
Urządzenia do cięcia ręcznego i maszynowego
Służy do ręcznego cięcia metalu, gdy palnik plazmowy trzymany w rękach człowieka prowadzi go wzdłuż linii cięcia. Ze względu na to, że palnik plazmowy jest zawsze zawieszony nad obrabianym przedmiotem, ręka może lekko drżeć nawet podczas normalnego oddychania, co wpływa na jakość cięcia. Może posiadać zwisy, nierówne nacięcia, ślady szarpania itp. Aby ułatwić pracę operatora, na dyszy palnika plazmowego umieszczono specjalne ograniczniki. Dzięki niemu można umieścić palnik plazmowy bezpośrednio na obrabianym przedmiocie i ostrożnie go prowadzić. Szczelina pomiędzy dyszą a przedmiotem obrabianym będzie zawsze taka sama i będzie spełniać wymagania.
Urządzenia do cięcia maszynowego są przecinarki plazmowe typ portalu oraz urządzenia do automatycznego cięcia części i rur. Takie urządzenia są wykorzystywane w produkcji. Jakość cięcia taką przecinarką plazmową jest idealna, nie jest wymagana dodatkowa obróbka krawędzi. A sterowanie programowe pozwala na wykonywanie wycięć o różnych kształtach zgodnie z rysunkiem bez obawy o szarpnięcie ręką w nieodpowiednim momencie. Cięcie jest precyzyjne i gładkie. Cena takich urządzeń do cięcia plazmowego metalu jest o rząd wielkości wyższa niż w przypadku maszyn ręcznych.
Transformatorowe i inwertorowe maszyny do cięcia plazmowego
Istnieją przecinarki plazmowe transformatorowe i inwertorowe.
Są cięższe od inwerterowych i większe, ale są bardziej niezawodne, ponieważ nie ulegają awarii w przypadku skoków napięcia. Czas przełączania takich urządzeń jest wyższy niż w przypadku urządzeń inwerterowych i może sięgać 100%. Parametr taki jak czas włączenia bezpośrednio wpływa na specyfikę pracy z urządzeniem. Na przykład, jeśli cykl pracy wynosi 40%, oznacza to, że palnik może pracować bez przerwy przez 4 minuty, a następnie potrzebuje 6 minut odpoczynku na ostygnięcie. W produkcji wykorzystywane jest 100% PV, gdzie maszyna pracuje przez cały dzień pracy. Wadą transformatorowej przecinarki plazmowej jest duże zużycie energii.
Za pomocą transformatorowych przecinarek plazmowych można obrabiać elementy o większej grubości. Cena podobnej maszyny do cięcia plazmą powietrzną jest wyższa niż ceny inwertorowej. Tak, i jest to skrzynia na kółkach.
Coraz częściej wykorzystywane są w życiu codziennym oraz w małych gałęziach przemysłu. Są znacznie bardziej ekonomiczne w zużyciu energii, mają mniejszą wagę i wymiary, a także najczęściej są urządzeniami ręcznymi. Zaletą inwertorowej przecinarki plazmowej jest stabilne spalanie łuku i wydajność wyższa o 30%, kompaktowość i możliwość pracy w trudno dostępnych miejscach.
Maszyna do cięcia plazmą powietrzną i plazmą wodną
Warto zaznaczyć, że istnieją nie tylko przecinarki plazmą powietrzną, których zasadę działania i urządzenie opisano powyżej, ale także przecinarki plazmą wodną.
Jeśli w przecinarki plazmowe powietrze działa następnie jako gaz tworzący plazmę, gaz ochronny i gaz chłodzący przecinarki plazmowe wodne woda działa jak chłodziwo, a para wodna działa jak generator plazmy.
Zaletami cięcia plazmą powietrzną są: niska cena i niska waga, ale wadą jest to, że grubość ciętego przedmiotu jest ograniczona, często nie większa niż 80 mm.
Moc przecinarek plazmowych wody pozwala na cięcie grubych detali, jednak ich cena jest nieco wyższa.
Zasada działania maszyny do cięcia plazmą wodną polega na tym, że zamiast sprężonego powietrza wykorzystuje parę wodną. Dzięki temu można uniknąć stosowania sprężarki powietrza lub butle gazowe. Para wodna jest bardziej lepka w porównaniu do powietrza, dlatego potrzeba jej znacznie mniej; zapas w puszce wystarcza na około miesiąc lub dwa. Kiedy w palniku plazmowym przepływa łuk elektryczny, dostarczana jest do niego woda, która odparowuje. Jednocześnie Działający płyn podnosi katodę bieguna ujemnego z katody bieguna dodatniego dyszy. W efekcie zapala się łuk elektryczny, a para ulega jonizacji. Jeszcze zanim palnik plazmowy zbliży się do przedmiotu obrabianego, zapala się łuk plazmowy, który wykonuje cięcie. Jasny przedstawiciel Do tej kategorii przecinarki plazmowej zalicza się urządzenie Gorynych; za taką przecinarkę plazmową cena wynosi około 800 USD.
W zależności od tego, czy materiał do cięcia jest uwzględniony schemat elektryczny cięcie plazmowe czy nie, od tego zależy rodzaj cięcia - kontaktowy i bezkontaktowy.
Kontaktowe cięcie plazmowe lub cięcie łukiem plazmowym wygląda następująco: łuk pali się pomiędzy elektrodą palnika plazmowego a przedmiotem obrabianym. Nazywa się to również łukiem bezpośrednim. Kolumna łuku elektrycznego jest połączona ze strumieniem plazmy, który wydostaje się z dyszy z dużą prędkością. Powietrze wdmuchiwane przez dyszę palnika plazmowego zagęszcza łuk i nadaje mu właściwości penetrujące. Ze względu na wysoką temperaturę powietrza wynoszącą 30 000 °C zwiększa się jego natężenie przepływu, a plazma wywiera silny wpływ mechaniczny na wydmuchiwany metal.
Cięcie kontaktowe stosuje się podczas pracy z metalami, które mogą przewodzić prąd. Obejmuje to produkcję części o prostych i zakrzywionych konturach, cięcie rur, pasków i prętów, wykonywanie otworów w przedmiotach obrabianych i wiele więcej.
Bezkontaktowe cięcie plazmowe lub cięcie strumieniem plazmy wygląda następująco: łuk elektryczny pali się pomiędzy elektrodą a końcówką formującą palnika plazmowego, część kolumny plazmy jest wynoszona na zewnątrz palnika plazmowego przez dyszę i reprezentuje strumień plazmy o dużej prędkości. To właśnie ten strumień jest elementem tnącym.
Cięcie bezdotykowe stosuje się podczas pracy z materiałami nieprzewodzącymi (niemetalami), na przykład kamieniem.
Praca z maszyną do cięcia plazmowego i technologią cięcia plazmą powietrzną to cała sztuka wymagająca wiedzy, cierpliwości i przestrzegania wszelkich zasad i zaleceń. Znajomość i zrozumienie urządzenia do przecinarki plazmowej pomaga wydajnie i dokładnie wykonywać pracę, ponieważ operator rozumie, jakie procesy zachodzą w palniku plazmowym i poza nim, i może je kontrolować. Ważne jest także zachowanie wszelkich środków ostrożności i bezpieczeństwa, np. podczas pracy przecinarką plazmową należy mieć na sobie kombinezon spawacza, przyłbicę, rękawice, zamknięte buty i grube spodnie z naturalnego materiału. Niektóre tlenki uwalniane podczas cięcia metalu mogą powodować nieodwracalne szkody. ludzkie płuco dlatego należy pracować w masce ochronnej lub przynajmniej zapewnić dobrą wentylację w miejscu pracy.
Wykład7 . Pomiar temperatury. Metody kontaktowe i bezkontaktowe. Pomiar przepływu ciepła.
7.1. Pomiar temperatury.
Temperatura to parametr stanu cieplnego, będący wielkością fizyczną charakteryzującą stopień nagrzania ciała. Stopień nagrzania ciała zależy od jego energii wewnętrznej. Niemożliwy jest bezpośredni pomiar temperatury ciała. Temperaturę mierzy się pośrednio, wykorzystując zależność temperaturową dowolnej właściwości fizycznej ciała termometrycznego. Jako korpus termometryczny stosuje się ciała, których właściwości fizyczne dogodne do bezpośredniego pomiaru wyraźnie zależą od temperatury. Takimi właściwościami fizycznymi są w szczególności ekspansja objętościowa rtęci, zmiany ciśnienia gazu itp.
Podczas pomiaru temperatury ciała korpus termometru musi mieć z nim kontakt termiczny. W tym przypadku z biegiem czasu zachodzi między nimi równowaga termiczna, tj. temperatura tych ciał jest wyrównana. Ta metoda pomiaru temperatury, w której zmierzona temperatura ciała jest wyznaczana przez pokrywającą się z nią temperaturę ciała termometrycznego, nazywana jest kontaktową metodą pomiaru temperatury. Ewentualne rozbieżności pomiędzy tymi wartościami temperatur stanowią błąd metodologiczny w kontaktowej metodzie pomiaru temperatury.
W przyrodzie nie ma idealnie odpowiednich cieczy roboczych, których właściwości termometryczne spełniałyby wymagania w całym zakresie pomiarowym temperatury. Dlatego temperatura mierzona termometrem, którego skala opiera się na założeniu liniowej zależności temperaturowej właściwości termometrycznych dowolnego ciała, nazywana jest temperaturą konwencjonalną, a skala nazywana jest konwencjonalną skalą temperatury. Przykładem konwencjonalnej skali temperatury jest dobrze znana skala Celsjusza. Przyjmuje liniowe prawo rozszerzalności cieplnej rtęci, a jako główne punkty skali przyjmuje się temperaturę topnienia lodu (0°C) i temperaturę wrzenia wody (100°C) pod normalnym ciśnieniem. Termodynamiczna skala temperatury zaproponowana przez Kelvina opiera się na drugiej zasadzie termodynamiki i nie zależy od właściwości termometrycznych ciała. Konstrukcja skali opiera się na następujących założeniach termodynamiki: jeżeli w bezpośrednim odwracalnym cyklu Carnota ciepło Q 1 jest dostarczane do płynu roboczego ze źródła o wysoka temperatura T 1 i ciepło Q 2 odprowadza się do źródła o niskiej temperaturze T 2, wówczas stosunek T 1 / T 2 jest równy stosunkowi Q 1 / Q 2, niezależnie od rodzaju płynu roboczego. Zależność ta pozwala na zbudowanie skali bazującej tylko na jednej stałej lub punkcie odniesienia z temperaturą T 0. Niech temperatura źródeł ciepła T 2 = T 0 i T 1 = T, a T jest nieznana. Jeżeli między tymi źródłami zostanie przeprowadzony bezpośrednio odwracalny cykl Carnota i zmierzona zostanie ilość ciepła dostarczonego Q 1 i ciepła odebranego Q 2, wówczas nieznaną temperaturę można wyznaczyć ze wzoru
W ten sposób możliwa jest kalibracja całej skali temperatur.
Za jedyny punkt odniesienia w Międzynarodowej Skali Temperatur Termodynamicznych przyjęto punkt potrójny wody i przypisano mu wartość temperatury 273,16 K. Wybór tego punktu wynika z faktu, że można go odtworzyć z dużą dokładnością -. błąd nie przekroczy 0,0001 K, co stanowi znacznie mniejszy błąd w odtwarzaniu temperatur topnienia lodu i wrzącej wody. Kelwin jest jednostką termodynamicznej skali temperatury, definiowaną jako 1/273,16 przedziału temperatur między punktem potrójnym wody a zerem absolutnym. Taki wybór jednostek zapewnia równość jednostek w skali termodynamicznej i skali Celsjusza: Zakres temperatury w 1K jest równy odstępowi 1°C.
Ze względu na to, że wyznaczanie temperatury poprzez realizację bezpośrednio odwracalnego cyklu Carnota z pomiarem ciepła wejściowego i wyjściowego jest złożone i trudne, dla celów praktycznych, w oparciu o termodynamiczną skalę temperatur, opracowano Międzynarodową Praktyczną Skalę Temperatury MPTS-68 (1968 - rok przyjęcia skali). Skala ta określa temperaturę od 13,81 K do 6300 K i jest jak najbardziej zbliżona do Międzynarodowej Skali Temperatury Termodynamicznej. Metodologia jego realizacji opiera się na głównych punktach odniesienia oraz na instrumentach odniesienia kalibrowanych przez te punkty. MPTSH-68 opiera się na 11 głównych punktach odniesienia, które reprezentują określony stan równowagi fazowej niektórych substancji, którym przypisana jest dokładna wartość temperatury.
7.1.1. Kontaktowy pomiar temperatury.
Ze względu na zasadę działania termometry kontaktowe dzielą się na:
1.Termometry oparte na rozszerzalności cieplnej substancji. Stosuje się je z korpusem termometrycznym w stanie ciekłym (na przykład termometry rtęciowe z ciekłego szkła) i w stanie stałym - bimetalicznym, którego działanie opiera się na różnicy współczynników liniowej rozszerzalności cieplnej dwóch materiałów (na przykład przykład Invar – mosiądz, Invar – stal).
2. Termometry oparte na pomiarze ciśnienia substancji.
Są to termometry manometryczne, które stanowią zamknięty, szczelny układ termiczny składający się z cylindra termicznego, sprężyny manometrycznej i łączącej je kapilary.
Działanie termometru opiera się na zależności temperaturowej od ciśnienia gazu (na przykład azotu) lub pary cieczy wypełniającej szczelny system termiczny. Zmiana temperatury żarówki termicznej powoduje, że sprężyna porusza się zgodnie ze zmierzoną temperaturą. Termometry manometryczne produkowane są jako przyrządy techniczne do pomiaru temperatur w zakresie od -150°C do +600°C, w zależności od rodzaju substancji termometrycznej.
3. Termometry wykorzystujące zależność temperaturową termoemf. Należą do nich termometry termoelektryczne lub termopary.
4.Termometry oparte na zależności temperaturowej oporu elektrycznego substancji. Należą do nich elektryczne termometry oporowe.
Termometr ciekły to cienkościenny zbiornik szklany połączony z kapilarą, do której na sztywno podłączony jest wskaźnik temperatury. Ciecz termometryczną wlewa się do zbiornika z kapilarą, w zależności od temperatury rozszerzalności cieplnej, na której opiera się działanie termometru. Jako ciecze termometryczne stosuje się rtęć oraz niektóre ciecze organiczne – toluen, alkohol etylowy, naftę.
Zaletami termometrów ze szkła ciekłego jest łatwość projektowania i obsługi; niska cena, dość wysoka dokładność pomiaru. Termometry te służą do pomiaru temperatur w zakresie od minus 200°C do plus 750°C.
Wadami termometrów ze szkła ciekłego jest duża bezwładność cieplna, brak możliwości obserwacji i pomiaru temperatury na odległość oraz kruchość szklanego pojemnika.
Termometr termoelektryczny opiera się na zależności temperaturowej termoelektrycznego styku w obwodzie dwóch różnych termoelektrod. W tym przypadku nieelektryczna ilość-temperatura jest przekształcana na sygnał elektryczny - EMF. Termometry termoelektryczne są często nazywane po prostu termoparami. Termometry termoelektryczne są szeroko stosowane w zakresie temperatur od -200°C do +2500°C, jednak w obszarze niskich temperatur (poniżej -50°C) są mniej rozpowszechnione niż elektryczne termometry oporowe. W temperaturach powyżej 1300°C termometry termoelektryczne stosuje się głównie do pomiarów krótkotrwałych. Zaletami termometrów termoelektrycznych jest możliwość pomiaru temperatury z odpowiednią dokładnością w poszczególnych punktach ciała, mała bezwładność cieplna, wystarczająca łatwość wykonania w warunkach laboratoryjnych, sygnał wyjściowy jest elektryczny.
Obecnie do pomiaru temperatury stosuje się następujące termopary:
Wolfram-wolfram ren (VR5/20) do 2400...2500K;
Platyna-platyna-rod (Pt/PtRh) do 1800... 1900 K;
Chromel-alumel (CA) do 1600...1700 K;
Chromel-kopel (CC) do 1100 K.
Po podłączeniu przyrząd pomiarowy Dla obwodu termopary możliwe są 2 schematy:
1) z przerwą w jednym z drutów termoelektrody;
2) z przerwą w zimnym złączu termopary.
Do pomiaru małych różnic temperatur często stosuje się termostos składający się z kilku termopar połączonych szeregowo. Taki termostos umożliwia zwiększenie dokładności pomiaru w wyniku zwiększenia sygnału wyjściowego tyle razy, ile termopary znajdujące się w termostosie.
TermoEMF w obwodzie termopary można mierzyć miliwoltomierzem metodą bezpośredniej oceny i potencjometrem metodą porównawczą.
Termometry elektryczne opierają się na zależności temperaturowej rezystancji elektrycznej substancji termometrycznej i są szeroko stosowane do pomiaru temperatur w zakresie od -260°C do +750°C, a w niektórych przypadkach nawet do +1000°C. Czułym elementem termometru jest przetwornik termistorowy, który pozwala na przeliczenie zmiany temperatury (wielkości nieelektrycznej) na zmianę rezystancji (wielkości elektrycznej). Jako termistor może służyć dowolny przewodnik o znanej zależności rezystancji od temperatury. Jako materiały na termistor stosuje się metale takie jak platyna, miedź, nikiel, żelazo, wolfram i molibden. Oprócz nich w termometrach oporowych można stosować niektóre materiały półprzewodnikowe.
Zaletami termometrów rezystancyjnych metalowych jest duża dokładność pomiaru temperatury, możliwość stosowania standardowej skali kalibracyjnej w całym zakresie pomiarowym oraz postać elektryczna sygnału wyjściowego.
Czysta platyna, dla której stosunek rezystancji w temperaturze 100°C do rezystancji w temperaturze 0°C wynosi 1,3925, najlepiej spełnia podstawowe wymagania dotyczące odporności chemicznej, stabilności i powtarzalności właściwości fizycznych oraz zajmuje szczególne miejsce w termistorach do pomiaru temperatury. Platynowe termometry oporowe służą do interpolacji Międzynarodowej Skali Temperatur od -259,34°C do +630,74°C. W tym zakresie temperatur platynowy termometr oporowy ma lepszą dokładność pomiaru niż termometr termoelektryczny.
Wadami termometrów oporowych są niemożność pomiaru temperatury w jednym punkcie ciała ze względu na znaczny rozmiar jego czułego elementu, konieczność zewnętrznego źródła zasilania do pomiaru rezystancji elektrycznej, niska wartość współczynnika temperaturowego oporu elektrycznego do metalowych termometrów rezystancyjnych, które wymagają bardzo czułego i dokładnego pomiaru małych zmian w urządzeniach rezystancyjnych.
7.1.2. Bezkontaktowy pomiar temperatury za pomocą pirometrów radiacyjnych.
Pirometry radiacyjne lub po prostu pirometry to urządzenia służące do pomiaru temperatury ciał za pomocą promieniowania cieplnego. Pomiar temperatury ciał za pomocą pirometrów opiera się na wykorzystaniu praw i właściwości promieniowania cieplnego. Cechą metod pirometrycznych jest to, że informacja o zmierzonej temperaturze przekazywana jest w sposób bezdotykowy. Dzięki temu można uniknąć zniekształceń w polu temperatury mierzonego obiektu, ponieważ nie jest wymagany bezpośredni kontakt odbiornika ciepła z ciałem.
Ze względu na zasadę działania pirometry do lokalnego pomiaru temperatury dzielą się na pirometry jasnościowe, pirometry kolorowe i pirometry radiacyjne.
Główną wielkością odbieraną przez oko badacza lub odbiorniki promieniowania cieplnego pirometrów jest natężenie lub jasność promieniowania ciała. Działanie pirometrów jasnościowych opiera się na wykorzystaniu zależności intensywności widmowej promieniowania ciała od temperatury ciała. Pirometry jasnościowe stosowane w widzialnej części widma promieniowania, z rejestracją sygnału za pomocą oczu badacza, nazywane są pirometrami optycznymi. Pirometry optyczne są najłatwiejsze w utrzymaniu i są szeroko stosowane do pomiaru temperatur w zakresie od 700°C do 6000°C.
Do pomiaru temperatury jasności w widzialnej części widma powszechnie stosuje się pirometry optyczne ze znikającym włóknem o zmiennym i stałym włóknie. Temperaturę jasności ciała mierzy się poprzez porównanie intensywności widmowej promieniowania mierzonego ciała z intensywnością promieniowania żarnika lampy pirometrycznej przy tej samej efektywnej długości fali (efektywna długość fali mieści się w wąskim, skończonym zakresie długości fal w które ciało emituje promieniowanie). W tym przypadku temperaturę jasności żarnika lampy ustawia się poprzez kalibrację przy użyciu ciała całkowicie czarnego lub specjalnej lampy temperaturowej.
Układ optyczny pirometru pozwala na utworzenie obrazu mierzonego obiektu w płaszczyźnie żarnika lampy pirometrycznej. W momencie, gdy natężenia widmowe promieniowania mierzonego obiektu i żarnika lampy zrównają się, wierzchołek żarnika znika na tle blasku ciała.
Zasada działania pirometrów kolorowych opiera się na zależności stosunku natężeń promieniowania mierzonych w dwóch dość wąskich przedziałach widmowych od temperatury ciała emitującego. Nazwa „pirometry kolorowe” wzięła się stąd, że w widzialnej części widma zmianie długości fali przy ustalonej temperaturze ciała towarzyszy zmiana jej barwy. Pirometry kolorowe służą do automatycznego pomiaru temperatury w zakresie 700°C - 2880°C. Pirometry kolorowe mają niższą czułość niż pirometry luminancji, zwłaszcza w wysokich temperaturach, jednak w przypadku stosowania pirometrów kolorowych korekcje temperaturowe wiążą się z różnicami we właściwościach prawdziwe ciała z właściwości ciała całkowicie czarnego, są mniejsze niż w przypadku stosowania innych pirometrów.
Pirometry radiacyjne to urządzenia służące do pomiaru temperatury na podstawie całkowego natężenia (jasności) promieniowania ciała. Służą do pomiaru temperatur od 20°C do 3500°C. Urządzenia te mają mniejszą czułość niż urządzenia do pomiaru jasności i koloru, ale pomiary metodami radiacyjnymi są technicznie prostsze.
Pirometry radiacyjne składają się z teleskopu, zintegrowanego odbiornika promieniowania, przyrządu pomocniczego i urządzeń pomocniczych. Układ optyczny teleskopu skupia energię promieniowania ciała na zintegrowanym odbiorniku promieniowania, którego stopień nagrzania, tj. temperatura, a co za tym idzie sygnał wyjściowy, jest proporcjonalna do padającej energii promieniowania i określa temperaturę promieniowania ciała. Jako odbiornik promieniowania (element czuły) najczęściej stosuje się termopolie składające się z kilku połączonych szeregowo termopar. Oprócz termopalach jako integralne odbiorniki promieniowania można zastosować inne elementy termoczułe, np. bolometry, w których promieniowanie z mierzonego obiektu nagrzewa rezystor wrażliwy na temperaturę. Zmiana temperatury rezystora służy jako miara temperatury promieniowania.
Rejestratory wskazujące i urządzenia rejestrujące służą jako urządzenia wtórne rejestrujące sygnał odbiornika promieniowania. Skala instrumentów wtórnych jest zwykle wyskalowana w stopniach temperatury promieniowania. Eliminacja błędów spowodowanych nagrzewaniem korpusu pirometru (teleskopu) na skutek wymiany ciepła z otoczeniem oraz w wyniku absorpcji promieniowania od mierzonego obiektu. Teleskopy z pirometrami radiacyjnymi mogą być wyposażone w różne systemy kompensacji temperatury.
7.2. Pomiar przepływu ciepła.
Pomiar przepływów ciepła jest niezbędny przy badaniu procesów pracy maszyn i urządzeń, przy określaniu strat ciepła oraz badaniu warunków wymiany ciepła powierzchni z przepływami gazu lub cieczy.
Metody pomiaru przepływów ciepła i urządzenia je realizujące są niezwykle różnorodne. W oparciu o zasadę pomiaru przepływu ciepła wszystkie metody można podzielić na 2 grupy.
1. Metody entalpii.
Stosując metody entalpii, gęstość strumienia ciepła wyznacza się na podstawie zmiany entalpii ciała odbierającego ciepło. W zależności od sposobu rejestracji tej zmiany metody entalpii dzielą się na metodę kalorymetryczną, metodę elektrometryczną i metodę wykorzystującą energię zmian stanu skupienia substancji.
2. Metody oparte na rozwiązywaniu bezpośredniego zagadnienia przewodności cieplnej.
Bezpośrednim problemem przewodności cieplnej jest znalezienie temperatury ciała, która spełnia równanie różniczkowe przewodności cieplnej i warunki niepowtarzalności. W tych metodach gęstość strumienia ciepła wyznacza się na podstawie gradientu temperatury na powierzchni ciała. Do metod z tej grupy zalicza się metodę ściany pomocniczej, metodę termometryczną wykorzystującą poprzeczną składową przepływu oraz metodę gradientową.
Metody oparte na rozwiązaniu bezpośredniego problemu przewodności cieplnej polegają na określeniu gęstości strumienia ciepła przenikającego przez badany obiekt. Metoda ta jest realizowana w praktyce przy użyciu akumulatorowych termoelektrycznych przetworników przepływu ciepła na sygnał elektryczny prądu stałego. Działanie opiera się na wykorzystaniu prawa fizycznego ustalania różnicy temperatur na ścianie podczas przenikania przez nią strumienia ciepła. Oryginalność akumulatorowego przemiennika ciepła polega na tym, że ściana, na której powstaje różnica temperatur, oraz licznik tej różnicy są połączone w jeden element. Osiąga się to dzięki wykonaniu przetwornika w postaci tzw. ściany pomocniczej, składającej się z banku termopar różnicowych, które są połączone równolegle wzdłuż mierzonego strumienia ciepła oraz szeregowo z generowanym sygnałem elektrycznym.
Bateria termoelementów wykonana jest w technologii galwanicznej. Pojedynczy termoelement galwaniczny jest kombinacją wznoszącej się i zstępującej gałęzi termopar, przy czym gałąź wznosząca jest głównym przewodnikiem, a gałąź zstępująca jest odcinkiem tego samego przewodnika pokrytym galwanicznie parą materiału termoelektrody. Przestrzeń pomiędzy nimi wypełniona jest masą elektroizolacyjną. Konstrukcyjnie przetwornica składa się z obudowy, wewnątrz której za pomocą masy przymocowana jest bateria termoelementów i przewodów wyjściowych, które są wyprowadzone z obudowy przez dwa otwory.
Ryż. 7.1. Schemat baterii termoelementów galwanicznych:
główny drut termoelektryczny, 2 - powłoka galwaniczna, 3 - masa odlewnicza; 4 - taśma ramowa.
Zmierzony przepływ ciepła określa się ze wzoru
gdzie Q jest strumieniem ciepła od obiektu W,
k – współczynnik kalibracji W/mV,
e – moc termoelektryczna wytwarzana przez przetwornik mV.
Takie przetwornice akumulatorowe mogą być stosowane jako bardzo czułe elementy termometryczne (ciepłomierze) do różnych pomiarów termicznych.
Literatura.
Gortyszew Yu.F. Teoria i technologia eksperymentu termofizycznego. – M., „Energoatomizdat”, 1985.
Przenikanie ciepła i masy. Eksperyment termotechniczny. Podręcznik wyd. Grigoriewa V.A. – M., „Energoatomizdat”, 1982.
Ivanova G.M. Pomiary i przyrządy termotechniczne – M., „Energoatomizdat”, 1984.
Przyrządy do pomiarów termofizycznych. Katalog. Instytut Problemów Oszczędności Energii Akademii Nauk Ukraińskiej SRR. Opracowano przez Gerashchenko O.A., Grishchenko T.G. – Kijów, „Godzina”, 1991.
http://www.kobold.com/
